Исследование современного состояния и перспективных направлений развития электроэнергетической системы Непала с учетом энергосбережения

Непал в ряду развивающихся стран выделяется многими уникальными особенностями: своей истории (никогда не был колонией), географии (Гималаи), соседства (между Китаем и Индией), приверженности населения патриархальному образу жизни, связанной с сельским хозяйством, отсутствия выхода к морю.

Непал обладает колоссальными гидроэнергетическими ресурсами, занимая второе место в мире. Однако сегодня страна находится в начальной стадии электрификации. Непал в 1996/97 гг. имел электроэнергетическую систему с установленной мощностью 275 МВт, что составляет 0,33% общего гидропотенциала страны. В стране создано и функционирует Единая Национальная Энергетическая система (ЕЭС Непала). Развитие электроэнергетики служит первейшим условием быстрого и успешного развития промышленности и сельского хозяйства, роста благосостояния народа. Однако нехватка электроэнергии, частые перебои электроснабжения, искусственное ограничение роста электропотребления и значительное отставание от долгосрочной программы ввода новых генерирующих мощностей, сохранение потерь электроэнергии на уровне 25% от отпущенной в сеть стали характерными особенностями ЕЭС Непала.

При планировании энергетики необходимо учитывать конкретные условия каждой страны. Процесс планирования энергетики должен начинаться с определения и прогноза потребности в электрической энергии, учета имеющихся в стране энергетических ресурсов и возможности их использования. Важным элементом планирования является разработка направления развития энергетики, обоснование плановых показателей и заданий по финансовым ресурсам, изыскания путей и возможностей энергосбережения.

Поэтому сегодня ЕЭС Непала нуждается в кардинальном изменении технического, экономического и коммерческо-финансового аспектов при разработке перспективных планов по развитию электроэнергетики страны.

Все отмеченное определяет актуальность выбранной темы.

Целью диссертационной работы является исследование современного состояния и перспективных направлений развития ЮС Непала с учетом решения вопросов по энергосбережению.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

— анализ современного состояния экономики и энергетики страны;

— исследование направлений развития энергетики страны;

— разработка моделей выявления перспективного спроса электрической энергии;

— исследование направлений энергосбережения;

— оценка экономической эффективности сценариев развития основных сетей ЕЭС Непала.

Методы исследования: основываются на теории электрических систем, методов прогнозирования, численных методов расчётов установившихся и переходных режимов ЭЭС с применением современных ЭВМ, экономической эффективности технических решений по интегральным критериям.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Систематизирован и обработан в соответствии с задачами обширный статистический материал, собранный автором в Непале. На основе статистики построены и проанализированы графики нагрузок, что позволило провести глубокий анализ состояния электроэнергетики страны. Выявлено, что за последние годы потери электроэнергии составляют более 25%, что существенно превышает общемировой уровень.

2. Предложена аналитическая модель выявления перспективного спроса электроэнергии. Осуществлена её реализация — получен долгосрочный прогноз нагрузок по трём сценариям, заметно отличающийся от государственного плана.

3. Анализ графиков потребления выявил 4−5% дефицит мощности в системе при прохождении пика нагрузки и прояснил причину частых отключений потребителей из-за отсутствия возможности импорта из ЭЭС Индии.

4. Исследование установившихся и переходных режимов в существующей ЭЭС и предлагаемых вариантов развития привело к выводу: изолированная надёжная работа ЭЭС Непала без импорта электроэнергии из Индии невозможна, обмены мощностью между системами должны обрести договорную основу, системообразующая сеть Непала и межсистемные связи с Индией требуют усиления, варианты которого предложены и проверены.

5. Предложены на основании расчётов возможные эффективные направления энергосбережения: снижение потерь мощности, уменьшение пиковой мощности и расходов энергии на освещение, изменение тарифов на электроэнергию с учётом времени суток и региона страны.

6. Произведено технико-экономическое обоснование вариантов усиления системообразующей сети по интегральным критериям.

Практическая ценность. Обобщён большой статистический материал, собранный автором, анализ которого позволил предложить эффективные направления инвестиционных вложений: ускоренный ввод крупных ГЭС вместо мелких ДЭС, компенсация реактивной мощности, введение новой тарифной сетки, заключение договорных отношений по продаже и покупке электроэнергии с ЭЭС Индии, замена ламп накаливания на компактные люминесцентные. Реализация полученных результатов может дать существенный экономический эффект и стать одним из сценариев развития энергетики Непала.

Достоверность. Достоверность разработанной автором аналитической модели выявления перспективного спроса электроэнергии подтверждается совпадением рассчитанного тренда по среднему сценарию с показателями государственного плана. Достоверность сделанных в работе выводов о существующем дефиците генерирующей мощности подтверждается практикой систематических отключений потребителей в часы прохождения пика в ЭЭС Непала.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры электроэнергетических систем МЭИ.

Личное участие в получении результатов, изложенных в диссертации. Автором разработана аналитическая модель выявления перспективного спроса электроэнергии, предложена сетка тарифов с целью выравнивания графиков нагрузки и увеличения степени электрификации страны, произведено технико-экономическое обоснование вариантов усиления системообразующей сети по интегральным критериям.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 196 страницах, включая 156 страниц основного текста (введение, четыре главы, заключение), 27 рисунков, список использованной литературы из 106 наименований и 2 приложения на 31 страницах.

В первой главе «Общая характеристика страны. Анализ современного состояния электроэнергетической системы Непала» приводятся свежие краткие сведения о Непале, восполняющие пробел в информации о состоянии электроэнергетики и страны в целом. Автор по собранным статистическим данным подробно анализирует графики нагрузок, и годовой электроэнергетический баланс энергосистемы страны.

Во второй главе «Исследование направлений развития электроэнергетической системы Непала» показаны особенности электропотребления в Непале, и предложена аналитическая модель выявления перспективного спроса электроэнергии. Дано обоснование вариантов усиления 8 электрической сети Непала и анализируются возможные направления развития. Дифференциация тарифов и энергосбережение рассматриваются как средства выравнивания остро-пикового графика нагрузки, характерного для развивающихся стран. Описывается возможность снижения расхода электроэнергии как результат снижения потерь мощности и экономии на освещение.

В третьей главе «Исследование способов и направлений энергосбережения» анализируется результаты расчётов режимов для различных случаев. Даётся краткая методология по дифференциации тарифов и проводится подробное исследование об эффективности использования компактных люминесцентных ламп вместо традиционных ламп накаливания.

В четвертой главе «Оценка экономической эффективности сценариев развития основных сетей Непала» проведены техническая, экономическая и коммерческая экспертизы предлагаемых вариантов развития. В основном акцент делается на экономические расчёты. Расчёты проведены с учётом рыночных условий по интегральным критериям оценки экономической эффективности.

В заключении сформулированы выводы и предложения по результатам проведённого исследования.

Выводы по четвертой главе.

В результате проведенного экономического анализа можно сделать следующие выводы.

В период до 2003 г.

1. Ввод мощности на ГЭС энергосистемы Непала позволит снизить себестоимость электрической энергии с 5,4 до 2,9 цент/кВт.ч.

2. Тариф на электрическую энергию можно будет снизить с 8,5 до 6,2 цент/кВт.ч, что позволит стимулировать потребителей электрической энергии.

3. Затраты на сооружение второй В Л 132 кВ для передачи в Индию электрической энергии в размере 250 млн. кВт. ч, при тарифе 7,3 цент/кВт.ч, окупается в течение одного года.

В перспективе после 2003 г.

4. В перспективе, для осуществления экспорта избытков электрической энергии и мощности в соседние страны, целесообразно сооружение электропередачи переменного тока напряжением 400 кВ, по которым можно передавать мощность 500 МВт (2,5 млрд. кВт. ч) в направлении Индии и 350 МВт (1,75 млрд. кВт. ч) в направлении Бангладеш. При этом тариф на передаваемую электроэнергию от вновь сооружаемых электростанций в Индию может составить 4,7 цент/кВт.ч, а в Бангладеш — 5,1 — 6,5 цент/кВт.ч. При этом можно отметить, что передаваемая в Бангладеш мощность и электрическая энергия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Собранные автором и проанализированные сведения о состоянии ЭЭС Непала позволяют сделать следующие выводы:

1.1. Годовой рост спроса электроэнергии в 1993;97 гг. составил 14% и к 2005 г. максимальная мощность составит 610 МВт.

1.2. С 1991 г. не была введена ни одна крупная ГЭС, задерживается ввод первых агрегатов ГЭС Калигандаки-А, прекращено строительство ГЭС Арун-3.

1.3. Баланс активных мощностей предельно напряжен: нет резервных ремонтных мощностей, пиковая нагрузка превышает суммарную установленную мощность и покрывается за счёт импорта из Индии или систематических не плановых отключений нагрузки.

1.4. Вынужденный ввод ДЭС привел к росту импорта нефтепродуктов и расходу на нужды энергетической отрасли 40% доходов от туризма и экспорта.

1.5. Системообразующая сеть 132 кВ состоит из участков, максимальная нагрузка по которым превышает экономически целесообразную и ограничивает выдачу располагаемой реактивной мощности.

1.6. Небаланс реактивных мощностей и отсутствие РПН и других средств регулирования на ПС 132 кВ приводит к снижению напряжения на шинах 33 кВ и ниже удаленных ПС, превышающему 10% номинального.

2. Проведенные расчёты, исследования и анализ результатов обосновывают необходимость и техническую и экономическую целесообразность разработки перспективных направлений развития ЭЭС Непала: объединение с северными региональными ЭЭС Индии, укрепление системообразующей сети 132 кВ, установки на восточных ПС ЭЭС дополнительных батарей конденсаторов, проведение политики энергосбережения.

3. Предложена и программно реализована аналитическая модель выявления перспективного спроса электроэнергии в Непале до 2010 г. Расчетами получены тренды для трёх стратегии развития — оптимистического, пессимистического и среднего. Средний тренд совпадает с государственным энергетическим планом.

4. Проведенными расчетами установившихся режимов, статической и динамической устойчивости обоснованы предложенные перспективные направления развития. Доказано, что изолированная ЭЭС Непала сегодня не в состоянии удовлетворять потребности страны. Межсистемные связи с ЭЭС Индии должны быть подкреплены контрактами и обеспечивать экспорт и импорт электроэнергии. Одновременно с этим в рамках реальной политики энергосбережения должно быть обеспечено снижение потерь электроэнергии с помощью технических безресурсных мероприятий и установки дополнительных КУ.

5. Проведенными исследованиями выявлено, что осветительная нагрузка составляет около 75% суммарной активной пиковой мощности ЕЭС страны. Анализ суточных и годовых графиков осветительной нагрузки, построенных автором, и сделанный обзор выпускаемых фирмами осветительных приборов, позволил провести расчеты максимальной стоимости экономичных ламп для перспективной замены ими в домах Непала ламп накаливания и снижения в результате взамен пиковой мощности нагрузки и экономии электроэнергии, расходуемой на освещение.

6. В работе обосновано, что расчет тарифов в Непале не соответствует мировой практики тарификации электроэнергии. Обоснована тарифная сетка с дифференциацией по регионам страны, времени суток, сменности работы промышленных предприятий и др. Использование новых тарифов будет способствовать к энергосбережению и росту электрификации страны.

7. Проведена оценка экономической эффективности предлагаемых направлений развития ЮС Непала по современной модели. Получены результаты, подтверждающие эффективность создания межсистемных связей ЕЭС Непала с ЭЭС Индии и Бангладеш на напряжениях 132 и 400 кВ.